Technologia Wysokich Siodełek PDF

Technologia Wysokich Siodełek 1. Wykorzystanie techniki wysokich napięć w elektroenergetyce 1) układy izolacyjne linii napowietrznych: SN, WN, NN (AC/DC), linii kablowych (AC/DC), transformatorów, wyłączników, maszyn wirujących, przekładników napi...

Technologia Wysokich Siodełek 1. Wykorzystanie techniki wysokich napięć w elektroenergetyce 1) układy izolacyjne linii napowietrznych: SN, WN, NN (AC/DC), linii kablowych (AC/DC), transformatorów, wyłączników, maszyn wirujących, przekładników napięciowych i prądowych, kondensatorów. 2) przepięcia i ochrona przeciwprzepięciowa mechanizmy i statystyka przepięć atmosferycznych, przepięcia łączeniowe w systemach elektroenergetycznych, ochrona przeciwprzepięciowa budynków, linii przesyłowych i rozdzielczych, stacji elektroenergetycznych, oddziaływanie silnych pól elektromagnetycznych na środowisko, koordynacja izolacji 3) technika pomiarów wysokonapięciowych a) urządzenia probiercze transformatory probiercze napięcia przemiennego AC, zasilacze napięcia stałego DC, generatory udarów napięciowych (piorunowych, łączeniowych) generatory udarów prądowych, b) aparatura pomiarowa dzielniki napięcia, boczniki prądowe, aparatura diagnostyczna c) urządzenia dodatkowe iskierniki ochronne, pomiarowe i ucinające, deszczownice i komory klimatyzacyjne 2. Wymienić urządzenia stanowiące wyposażenie laboratoriów badawczych i diagnostycznych wysokiego napięcia - transformator AC - generator DC - generator LI. - generator SI. - generator udarów prądowych - generator wysokiej częstotliwości - wielkoprądowy transformator prądu przemiennego AC - zestaw dzielników AC, DC, SI, LI - iskierniki kulowe pomiarowe i ochronne - kilowoltomierze - oscyloskopy nanosekundowe - boczniki i przekładniki prądowe - komora klimatyzacyjna - deszczownica - urządzenia do badania oleju izolacyjnego - układ do badania wyładowań niezupełnych - aparat do badania kabli - zabezpieczenia przeciwporażeniowe - układ do ucinania udarów napięciowych 3. Od jakich parametrów zależy wytrzymałość elektryczna dielektryków gazowych, ciekłych i stałych w układach izolacyjnych urządzeń wysokiego napięcia Wytrzymałość elektryczna zależy od: - rodzaju dielektryka: stały ciekły gazowy - grubości dielektryka, - kształtu elektrod - płaskie, ostrzowe, kulowe, walcowe - odstępu elektrod a - rodzaju napięcia - temperatury, - ciśnienia: 4. Wymienić mechanizmy wyładowań elektrycznych w gazach - mechanizm Townsenda - mechanizm kanałowy strimerowy - mechanizm kanałowy strimerowo-liderowy 5. Opisać mechanizm Townsenda, według którego zachodzi przeskok elektryczny w powietrzu (gazach) Pod wpływem pola elektrycznego, które występuje pomiędzy elektrodami, następuje przyspieszenie ruchu elektronu i rozpoczęcie przez niego zderzeń z cząstkami obojętnymi (jonizacja), co jest źródłem nowych elektronów. Te nowe elektrony powodują kolejne zderzenia jonizujące cząstki obojętne gazu - tzw. mechanizm generacyjny. W efekcie otrzymujemy lawinę elektronową, która prowadzi do przeskoku. 6. Narysować wykres Paschena dla powietrza, oznaczyć osie współrzędnych wykresu i zaznaczyć obszary występowania poszczególnych mechanizmów przeskoku elektrycznego w gazie 7. Wymienić etapy przeskoku elektrycznego w powietrzu w układzie o polu silnie niejednorodnym (np. ostrze-ostrze) - świetlenie - wyładowanie niezupełne (ulotowe) - snopienie - wyładowanie niezupełne (ulotowe - przeskok - wyładowanie zupełne w formie: iskry łuku elektrycznego 8. Wymienić parametry wpływające na wytrzymałość elektryczną powietrza (gazu) Parametry wpływające na wytrzymałość elektryczną gazu - gęstość gazu (temperatura, ciśnienie) - wilgotność powietrza  - zapylenie - stopień niejednorodności pola elektrycznego E - obecność ciał obcych uziemionych i znajdujących się pod wysokim potencjałem, w pobliżu badanego obiektu - rodzaj gazu - rodzaj przyłożonego napięcia - odległość elektrod a 9. Opisać jak mechanizm kanałowy strimerowy tłumaczy przeskok elektryczny w powietrzu (gazie) W rozwijającej się między elektrodami lawinie następuje rozdział ładunku - szybkie elektrony gromadzą się w czole lawiny, a cięższe jony dodatnie pozostają w tyle. Wytworzony tak ładunek przestrzenny jest źródłem natężenia pola E", które nakłada się na pole pierwotne E' i odkształca znacznie jego rozkład. Procesy towarzyszące powstaniu tego ładunku są źródłem energii intensyfikującej jonizację w samej lawinie dodatkowo powodującej fotojonizację w jej otoczeniu. Rozpoczęcie się fotojonizacji daje początek wyładowaniu samoistnemu. Wokół i przed lawiną pierwotną powstają lawiny wtórne. Jeżeli E" >> E', to lawiny wtórne są wciągane w obszar lawiny pierwotnej. Zwiększa się w niej liczba ładunków a zderzenia sprężyste powodują wzrost temperatury. Lawina pierwotna przekształca się w kanał zwany strimerem, który rozwija się od anody po dotarciu do niej lawiny pierwotnej. 10. Opisać jak mechanizm kanałowy strimerowo–liderowy tłumaczy przeskok elektryczny w powietrzu (gazie) Przy bardzo dużych odstępach międzyelektrodowych, gdy nie dochodzi jeszcze do zwarcia elektrod przez strimer, a wzrost liczby i prędkości ładunków powoduje przekroczenie temperatury jonizacji termicznej, następuje przekształcenie się kanału strimerowego w tzw. lider. Przed czołem lidera następują w dalszym ciągu procesy lawinowo-strimerowe. Kanał lidera rozwija się skokowo. Strimer ostatniego skoku przekształca się bezpośrednio w wyładowanie główne. Aby przeskok mógł rozwinąć się według tego mechanizmu przy ciśnieniu atmosferycznym, odstęp elektrod (chmura - ziemia) musi być na tyle duży aby mógł powstać lider i poprzedzające go strimery. 11. Wymienić mechanizmy przeskoku elektrycznego w próżni i omówić jeden z nich - mechanizm emisji polowej elektronów - mechanizm makrocząsteczkowego bombardowania elektrod (mechanizm bryłkowy) - mechanizm międzyelektrodowej wymiany cząstek Międzyelektrodowa wymiana cząstek - elektron, który dostał się do przestrzeni międzyelektrodowej zostaje przyspieszony w polu elektrycznym i uderza w elektrodę, która jest anodą (+). Pod wpływem uderzenia uwalniają się jony dodatnie (oraz ujemne), które biegną w kierunku katody (-) i po zderzeniu z nią powodują emisję wtórną cząstek. Kryterium przeskoku, z uwzględnieniem kumulatywnego charakteru tego zjawiska, ma postać zależności: α𝑝γ𝑐 + η𝑛η𝑝 ≥ 1 12. Jaką rolę pełnią ciecze elektroizolacyjne w urządzeniach wysokiego napięcia? - impregnacja izolacji stałej, - czynnik chłodzący, - medium gaszące łuk elektryczny w wyłącznikach olejowych, - zwiększają ciśnienie w układach ciśnieniowych podwyższając wytrzymałość elektryczną 13. Wymienić rodzaje cieczy elektroizolacyjnych stosowanych w urządzeniach elektroizolacyjnych wysokiego napięcia 1) Oleje elektroizolacyjne: - olej mineralny (z ropy naftowej) - oleje syntetyczne - oleje naturalne (roślinne) 2) Estry naturalne i syntetyczne 3) Woda zdejonizowana (destylowana) 4) Ciecze w urządzeniach kriogenicznych 14. Wymienić rodzaje mechanizmów przebicia elektrycznego cieczy elektroizolacyjnych i omówić jeden z nich - mechanizm elektronowy - mechanizm jonowy - mechanizm gazowy - mechanizm mostkowy Mechanizm jonowy (ciecze technicznie czyste i zanieczyszczone) - mechanizm ten jest charakterystyczny dla olejów używanych w eksploatacji - transformatory, wyłączniki, przekładnikim kondensatory, izolatory przepustowe itp. Pod wpływem pola elektrycznego następuje rozpad zanieczyszczeń na jony. Pojawia się w cieczy prąd jonowy wraz z pewnym udziałem emisji elektronów z katody. Wytrzymałość elektryczna oleju transformatorowego to ok. 200 kV/cm. 15. Wymienić rodzaje mechanizmów przebicia dielektryków stałych i omówić jeden z nich - mechanizm czysto elektryczny - mechanizm cieplny - mechanizm jonizacyjno-starzeniowy Mechanizm czysto elektryczny - decydującą wielkością jest natężenie pola elektrycznego. W polu elektrycznym jednostajnym napięcie przebicia okazuje się często prawie proporcjonalne do grubości dielektryka w szerokim obszarze grubości, czyli naprężenie przebicia jest stałe.Takie charakterystyki otrzymuje się często w warunkach udarowych. W polu elektrycznym niejednorodnym średnie naprężenie przebicia na ogół maleje przy zwiększaniu odstępu. W układzie ostrze - płyta występuje wpływ biegunowości - napięcie przebicia jest niższe. 16. Wymienić materiały przewodzące stosowane w konstrukcji urządzeń elektroenergetycznych wysokiego napięcia i w jakim urządzeniu pełnią jaką rolę - glin/aluminium (okładziny kondensatorów) - miedź (uzwojenia transformatorów energetycznych) - stal (obudowa transformatorów i innych urządzeń WN - wyłączników, kondensatorów, rozdzielnic) - ołów (używany do wytworzenia szczelnej powłoki kabla) - cynk (używany do wykonania powłoki antykorozyjnej stalowych linek, płaskowników, blach) - cyna (do łączenia przewodów i pokrywania powierzchni przewodów jako ochrona antykorozyjna np. przewód żelazkowy) - srebro (do pokrywania powierzchni styków aparatury łączeniowej w celu uzyskania mniejszej rezystancji połączenia przy przepływie dużych prądów) - złoto (do pokrywania powierzchni styków) - niob - tlenek miedzi - itr - rtęć - bor - wapń 17. Wymienić materiały izolacyjne stałe używane w urządzeniach elektroenergetycznych wysokiego napięcia i które z nich stosowane są w jakim urządzeniu - papier (transformatory, kable, kondensatory, izolatory przepustowe), - elastomery (izolacja kabli i przewodów) - termoplasty (izolacja kabli, osłona przewodów, kable uniwersalne SN). - szkło (izolatory wiszące, kołpakowe lub odciągowe), - porcelana elektrotechniczna (izolatory wsporcze, wiszące, przepustowe i osłonowe),